JP2002058969A - 浸漬型膜分離装置の維持管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浸漬型膜分離装置の運転状況および活性汚泥
の性状を的確に把握してメンテナンスすることができる
浸漬型膜分離装置の維持管理方法を提供する。 【解決手段】 予め経験則として駆動圧力および透過水
量と浸漬型膜分離装置２１の運転状況および活性汚泥の
性状との相関データを求め、この相関データを中央膜監
視センター４０のコンピュータに格納し、各地に配置し
た浸漬型膜分離装置２１の監視手段を遠隔地に設置する
中央膜監視センター４０のコンピュータにより通信回線
を介して遠隔操作し、監視手段のメモリー回路に貯えた
測定データを中央膜監視センター４０のコンピュータに
収集し、収集した駆動圧力および透過水量の変動傾向を
指標として相関データに基づいて浸漬型膜分離装置２１
の運転状況および活性汚泥の性状を判断するとともに、
この判断結果に基づいて膜カートリッジの交換の要否を
決定し、判断結果および決定を現地維持管理業者４２に
通信回線を通して指示するとともに、交換用の膜カート
リッジの配送を部材センター４１に通信回線を通して指
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬型膜分離装置
の維持管理方法に関し、有機平膜の膜カートリッジを膜
分離活性汚泥法に使用する技術に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示す重力分離式活性汚泥法
では、原水１を活性汚泥槽２に導き、原水中の有機成分
を活性汚泥（各種微生物の集合体）によって生物学的に
処理し、その後に活性汚泥を伴った活性汚泥槽２の槽内
混合液を沈殿槽３へ導いて重力分離し、沈降した活性汚
泥の一部を活性汚泥槽２へ返送するとともに、余剰汚泥
を系外へ排出している。

【０００３】この重力分離式活性汚泥法では、活性汚泥
の性状によっては処理水と活性汚泥とを重力分離できな
くなるバルキングという現象が発生し、施設管理者を困
らせている。バルキングが発生すると回復に数ヶ月を要
することがあり、バルキングが酷い場合には活性汚泥が
処理水と一緒に槽外へ流出し、処理水質の悪化を招いて
いた。

【０００４】この重力分離式活性汚泥法における管理指
標としては、活性汚泥の沈降性を計るＳＶ値があった。
これは槽内混合液を３０分間静置して汚泥界面がどのく
らい沈降するかを計るものであった。しかし、ＳＶ値は
現地で手動で測定するために測定値には測定者の主観が
入ることになり、またＳＶ値を毎日測定しても活性汚泥
の性状をコントロールすることはできなかった。

【０００５】これに対して膜分離活性汚泥法では、処理
水と活性汚泥の固液分離を浸漬型膜分離装置で行なうの
で、活性汚泥の濃度や性状に係わらず安定した固液分離
が可能で処理水質も膜ユニットが正常であれば非常に良
好である。

【０００６】この膜分離活性汚泥法では、浸漬型膜分離
装置を活性汚泥槽の中に浸漬し、浸漬型膜分離装置の各
膜カートリッジを通して活性汚泥混合液の中から処理水
だけを取り出している。浸漬型膜分離装置では、膜カー
トリッジ間の流路が活性汚泥で閉塞したり、流路に夾雑
物が詰まったり、あるいは膜カートリッジの膜面が硬い
夾雑物で破損したりする事故が発生することが多いの
で、各膜カートリッジの一枚一枚を個別に点検して交換
できる構造とするために、複数の膜カートリッジを膜ケ
ース内に個々に着脱自在に挿入して膜モジュールを形成
している。

【０００７】この構造によれば、破損した膜カートリッ
ジだけを交換すれば浸漬型膜分離装置の機能を回復する
ことができ、メンテナンス費用が節減できる。また、汚
泥閉塞などのトラブルでは膜カートリッジを引き上げ、
現地で洗浄すれば直ぐに通常運転に復帰できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、膜分離活性汚
泥法は、浸漬型膜分離装置に異常が起きると処理水が出
なくなり、流入原水を処理できなくなる最悪の事態とな
る問題がある。このため、浸漬型膜分離装置の運転状況
だでなく、活性汚泥の性状も把握することが重要とな
る。

【０００９】また、膜カートリッジの寿命はほぼ３年目
から７年目の間で正規分布しており、平均寿命は約５年
である。このため、３年目から７年目にかけてはいつ交
換時機が発生するか分からず、破損した膜カートリッジ
を個々に一枚ずつ交換すると五月雨式に交換時機が発生
して頻度の増加によってメンテナンスが煩雑になる問題
があった。

【００１０】ところで、膜カートリッジは寿命が尽きる
まえに補強を施せば再生膜カートリッジとして再使用可
能である。したがって、膜モジュールの一部の膜カート
リッジに異常が発生した段階で異常な膜カートリッジを
廃棄し、その他の膜カートリッジを再生すれば多くの膜
カートリッジを最長寿命まで使用することができる。

【００１１】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、浸漬型膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性状
を的確に把握して適時にメンテナンスすることができる
浸漬型膜分離装置の維持管理方法を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る本発明の浸漬型膜分離装置の維持管
理方法は、鉛直方向に配置する複数枚の平板状膜カート
リッジをケース内に適当間隙を開けて平行に配列して膜
モジュールを形成し、膜モジュールを活性汚泥槽内に浸
漬し、膜モジュールの下方に散気装置を配置し、各膜カ
ートリッジの透過液流路に連通して処理水取出系を設け
た浸漬型膜分離装置において、膜カートリッジの膜面に
作用する駆動圧力を測定する圧力測定手段と、処理水取
出系を流れる透過水量を測定する透過水量測定手段と、
各測定手段で継続測定した駆動圧力と透過水量との測定
データを時系列で記憶するメモリー回路およびメモリー
回路に記憶した測定データを外部へ出力する通信回路を
備えた監視手段とを設け、予め経験則として駆動圧力お
よび透過水量と浸漬型膜分離装置の運転状況および活性
汚泥の性状との相関データを求め、この相関データを中
央膜監視センターのコンピュータに格納し、各地に配置
した浸漬型膜分離装置の監視手段を遠隔地に設置する中
央膜監視センターのコンピュータにより通信回線を介し
て遠隔操作し、監視手段のメモリー回路に貯えた測定デ
ータを中央膜監視センターのコンピュータに収集し、収
集した駆動圧力および透過水量の変動傾向を指標として
相関データに基づいて浸漬型膜分離装置の運転状況およ
び活性汚泥の性状を判断するとともに、この判断結果に
基づいて膜カートリッジの交換の要否を決定し、判断結
果および決定を現地維持管理業者に通信回線を通して指
示するとともに、交換用の膜カートリッジの配送を部材
センターに通信回線を通して指示するものである。

【００１３】上記した構成において、通常の運転では、
散気装置から噴出する空気のエアリフト作用によって発
生する上向流が、空気、活性汚泥、処理水の気固液混合
流となって槽内を循環し、各膜カートリッジの間の流路
に槽内混合液をクロスフローで供給する。また、上向流
は膜カートリッジの膜面に掃流として作用し、膜面に汚
泥が付着することを抑制する。

【００１４】この状態で槽内混合液を各膜カートリッジ
を通してろ過し、ろ過液を処理水取出系を通して槽外へ
取出す。膜カートリッジのろ過操作は槽内の水頭圧を駆
動圧力とする重力ろ過方式もしくは処理水取出系に設け
た吸引ポンプの吸引圧を駆動圧力とする吸引ろ過方式で
行なう。

【００１５】この駆動圧力および透過水量を継続測定し
て得られる測定値の変動傾向は浸漬型膜分離装置の運転
状況および活性汚泥の性状と相関を有している。例え
ば、継続した運転を行なう３ヶ月〜６ヶ月の全運転期間
を通じて、浸漬型膜分離装置の運転状況が良好で膜カー
トリッジの損傷や膜カートリッジ間の流路の目詰まり等
が生じず、活性汚泥の性状が健全でバルキング等が発生
しない場合には、全運転期間を通して透過水量は安定し
た値を維持し、計画透過水量を得るのに必要な駆動圧力
は運転期間の末期において徐々に上昇傾向を示す。

【００１６】この場合には、浸漬型膜分離装置は膜カー
トリッジを薬液洗浄することによって機能を回復する。
また、機械的な異常原因を有する時には、運転開始後の
１日〜数日で駆動圧力が上昇傾向を示し、駆動圧力を上
限値に制御しても計画透過水量を得ることができない。

【００１７】この場合には、散気装置の異常によって膜
カートリッジの膜面に十分な掃流が作用せず、膜面に付
着する汚泥によって膜カートリッジの間の流路が閉塞し
ているので、膜カートリッジを引き上げて洗浄するとと
もに、散気装置の異常を解消する。

【００１８】また、活性汚泥の性状がバルキング等によ
って異常となった場合には、運転開始後の１日〜数日で
計画透過水量を得るのに必要な駆動圧力が上昇傾向を示
すとともに、透過水量が減少傾向を示し、薬液洗浄を行
なっても駆動圧力が再び１日〜数日で上昇傾向を示し、
透過水量が減少傾向を示す。

【００１９】この場合には、種汚泥の投入、槽内汚泥の
入れ替え、シーディング剤の投入等によってバルキング
を解消して汚泥性状を正常化する。また、膜カートリッ
ジが寿命となった場合には、運転開始後の数週間から２
ヶ月で計画透過水量を得るのに必要な駆動圧力が上昇傾
向を示し、薬液洗浄しても透過水量が初期設定値に回復
しづらく、薬液洗浄を行なう間隔が短くなり、全体とし
ての透過水量も低下する。この場合には、膜カートリッ
ジを交換する。

【００２０】したがって、予め経験則として求めた上述
の相関データを中央膜監視センターのコンピュータに格
納し、運転時における駆動圧力および透過水量の変動傾
向を指標として相関データを参照することにより、遠隔
地の中央膜監視センターにおいて各地に配置した浸漬型
膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性状を判断する
こと、および判断結果に基づいて膜カートリッジの交換
の要否を決定することが可能となり、修復、洗浄作業等
のメンテナンスを適時に迅速に指示することができると
ともに、浸漬型膜分離装置に異常が起きることで流入原
水を処理できなくなる最悪の事態を回避でき、メンテナ
ンス用の部材の配送指示を自動的に行なうことができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１〜図５において、活性汚泥槽
２０には複数の膜分離装置２１を浸漬している。図２に
示すように、各膜分離装置２１は複数枚の平板状膜カー
トリッジ２２と、その下方より膜面洗浄気体を噴出する
散気装置２３とをケース２４の内部に配置して膜ユニッ
ト２５を構成している。ケース２４は膜ケース２６と散
気ケース２７とに分割形成し、膜ケース２６に複数枚の
平板状膜カートリッジ２２を個々別々に着脱自在に装着
して膜モジュール２８を構成し、散気装置２３より噴出
する膜面洗浄気体の全量が膜ケース２６内に入り込むよ
うに形成している。

【００２２】膜カートリッジ２２は、ＡＢＳ樹脂製のろ
板２９の両表面にろ過膜３０を配置し、ろ過膜３０をそ
の周縁部の止水部においてろ板に超音波溶着（溶接）に
よって融着したものである。ろ板２９とろ過膜３０との
間、およびろ板２９の内部には透過液流路を形成し、透
過液流路に連通する透過液取出口３１をろ板２９の上端
縁に形成している。

【００２３】各膜カートリッジ２２は、透過液取出口３
１に接続したチューブ３２ａを介して集水管３２に連通
しており、膜透過液を導出する処理水取出系３３を集水
管３２に接続している。また、各散気装置２３に接続し
てブロワー３４を設けている。処理水取出系３３には、
膜カートリッジ２２の膜面に作用する駆動圧力を測定す
る圧力測定手段としての圧力計３５と、駆動圧力（負
圧）を与える吸引ポンプ３６と、処理水取出系３３を流
れる処理水の水量を測定する透過水量測定手段としての
流量計３７と、濁度計３８とを介装しており、圧力計３
５と流量計３７と濁度計３８に接続して監視ユニット３
９を設けている。

【００２４】本実施の形態では膜カートリッジ２２のろ
過操作を吸引ポンプ３６による吸引圧を利用して行なう
が、槽内の水頭圧を駆動圧力とする重力ろ過方式でろ過
することも可能である。この場合には、膜カートリッジ
２２の膜面に作用する駆動圧力を測定する圧力測定手段
として槽内の水位を測定する水位計を用いる。

【００２５】監視ユニット３９は継続測定した駆動圧力
と透過水量との測定データを時系列で記憶するメモリー
回路およびメモリー回路に記憶した測定データを外部へ
出力する通信回路を備えている。

【００２６】図３に示すように、中央膜監視センター４
０のコンピュータ（図示省略）には相関データを格納し
ており、この相関データは予め経験則として駆動圧力お
よび透過水量と浸漬型膜分離装置の運転状況および活性
汚泥の性状との相関を求めたものである。

【００２７】この相関データは図４に示すようなもので
ある。例えば、継続した運転を行なう３ヶ月〜６ヶ月の
全運転期間を通じて、浸漬型膜分離装置２１の運転状況
が良好で膜カートリッジ２２の損傷や膜カートリッジ２
２の間の流路の目詰まり等が生じず、活性汚泥の性状が
健全でバルキング等が発生しない場合には、全運転期間
を通して透過水量は安定した値を維持し、計画透過水量
を得るのに必要な駆動圧力は運転期間の末期において徐
々に上昇傾向を示す。

【００２８】この場合には、浸漬型膜分離装置２１は膜
カートリッジ２２を薬液洗浄することによって機能を回
復する。また、機械的な異常原因を有する時には、運転
開始後の１日〜数日で駆動圧力が上昇傾向を示し、駆動
圧力を上限値に制御しても計画透過水量を得ることがで
きない。

【００２９】この場合には、散気装置２３の異常によっ
て膜カートリッジ２２の膜面に十分な掃流が作用せず、
膜面に付着する汚泥によって膜カートリッジ２２の間の
流路が閉塞しているので、膜カートリッジ２２を引き上
げて洗浄するとともに、散気装置２３の異常を解消す
る。

【００３０】また、活性汚泥の性状がバルキング等によ
って異常となった場合には、運転開始後の１日〜数日で
計画透過水量を得るのに必要な駆動圧力が上昇傾向を示
すとともに、透過水量が減少傾向を示し、薬液洗浄を行
なっても駆動圧力が再び１日〜数日で上昇傾向を示し、
透過水量が減少傾向を示す。

【００３１】この場合には、種汚泥の投入、槽内汚泥の
入れ替え、シーディング剤の投入等によってバルキング
を解消して汚泥性状を正常化する。また、膜カートリッ
ジ２２が寿命となった場合には、運転開始後の数週間か
ら２ヶ月で計画透過水量を得るのに必要な駆動圧力が上
昇傾向を示し、薬液洗浄しても透過水量が初期設定値に
回復しづらく、薬液洗浄を行なう間隔が短くなり、全体
としての透過水量も低下する。この場合には、膜カート
リッジ２２を交換する。

【００３２】また、槽内の水頭圧を駆動圧力とする重力
ろ過方式でろ過する場合には、図５に示すような相関デ
ータを予め求める。図３に示すように、中央膜監視セン
ター４０のコンピュータは、部材センター４１のコンピ
ュータ（図示省略）および現地の維持管理業者４２のコ
ンピュータ（図示省略）に通信回線を介して接続してお
り、データ通信の形態は直通的なもの以外にインターネ
ット形式でも行なえる。

【００３３】以下、上記した構成における作用を説明す
る。通常の運転では、ブロワー３４から供給する空気が
散気装置２３から噴出し、空気のエアリフト作用によっ
て発生する上向流が空気、活性汚泥、処理水の気固液混
合流となって槽内を循環し、各膜カートリッジ２２の間
の流路に槽内混合液をクロスフローで供給する。

【００３４】また、散気装置２３より噴出する曝気空気
の気泡およびそれにより生起される上昇流が、相互に隣
接する膜カートリッジ２２の間の狭い流路（５〜１０ｍ
ｍの幅）を流れることによって、膜カートリッジ２２の
膜面を洗浄し、分離機能の低下を抑制して膜分離装置２
１が機能不全に至ることを防止する。

【００３５】この状態で吸引ポンプ３６で与える負圧を
駆動圧力として槽内混合液を各膜カートリッジ２２を通
してろ過し、ろ過液を処理水取出系３３を通して槽外へ
取出す。

【００３６】運転時には駆動圧力、透過水量をそれぞれ
圧力計３５、流量計３７によって継続測定し、測定した
データを監視ユニット３９に記憶する。遠隔地に設置す
る中央膜監視センター４０のコンピュータは、各地に配
置した浸漬型膜分離装置２１の監視ユニット３９を通信
回線を介して遠隔操作し、監視ユニット３９のメモリー
回路に貯えた測定データを収集する。

【００３７】中央膜監視センター４０のコンピュータ
は、監視ユニット３９から収集した測定データに基づい
て駆動圧力と透過水量の変動傾向を求め、この変動傾向
を指標として予め求めた相関データに照らして浸漬型膜
分離装置２１の運転状況および活性汚泥の性状を判断
し、この判断結果に基づいて膜カートリッジ２２の交換
の要否を決定する。この判断結果および決定を現地維持
管理業者４２に通信回線を通して指示するとともに、交
換用の膜カートリッジ２２の配送を部材センター４１に
通信回線を通して指示する。

【００３８】したがって、遠隔地の中央膜監視センター
４０において各地に配置した浸漬型膜分離装置２１の運
転状況および活性汚泥の性状を判断すること、および判
断結果に基づいて膜カートリッジの交換の要否を決定す
ることが可能となり、修復、洗浄作業等のメンテナンス
を適時に迅速に指示することができるとともに、浸漬型
膜分離装置２１に異常が起きることで流入原水を処理で
きなくなる最悪の事態を回避でき、メンテナンス用の部
材の配送指示を自動的に行なうことができる。

【００３９】膜カートリッジ２２の交換は、膜カートリ
ッジ２２の使用年数が予め経験則として求めた平均寿命
を満了している時には膜モジュール２８に装着した全て
の膜カートリッジ２２を一度に新品膜カートリッジと交
換し、膜カートリッジ２２の使用年数が予め経験則とし
て求めた平均寿命に満たない時には膜モジュール２８に
装着した全ての膜カートリッジ２２を再生膜カートリッ
ジ４７と交換して行なう。

【００４０】このように、膜カートリッジ２２の交換の
時機を適切に決定したうえで、全ての膜カートリッジ２
２を一度に交換することで、膜カートリッジ２２の寿命
のばらつきによるメンテナンスの煩雑化を無くし、浸漬
型膜分離装置２１を簡単にメンテナンスすることができ
る。平均寿命に満たない膜カートリッジ２２を再生して
使用することで膜カートリッジ２２を最長寿命まで使用
することが可能になる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、予め経験
則として求めた相関データを中央膜監視センターのコン
ピュータに格納し、運転時における駆動圧力および透過
水量の変動傾向を指標として相関データを参照すること
により、遠隔地の中央膜監視センターにおいて各地に配
置した浸漬型膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性
状を判断すること、および判断結果に基づいて膜カート
リッジの交換の要否を決定することが可能となり、修
復、洗浄作業等のメンテナンスを適時に迅速に指示する
ことができるとともに、浸漬型膜分離装置に異常が起き
ることで流入原水を処理できなくなる最悪の事態を回避
でき、メンテナンス用の部材の配送指示を自動的に行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における膜分離活性汚泥法
を示すフローシート図である。

【図２】同実施の形態における浸漬型膜分離装置を示す
斜視図である。

【図３】同実施の形態におけるネットワークを示す模式
図である。

【図４】同実施の形態における相関データを示す説明図
である。

【図５】同実施の形態における相関データを示す説明図
である。

【図６】従来の活性汚泥法を示すフローシート図であ
る。

【符号の説明】

２０ 活性汚泥槽 ２１ 浸漬型膜分離装置 ２２ 平板状膜カートリッジ ２３ 散気装置 ２４ ケース ２５ 膜ユニット ２６ 膜ケース ２７ 散気ケース ２８ 膜モジュール ２９ ろ板 ３０ ろ過膜 ３１ 透過液取出口 ３２ チューブ ３３ 処理水取出系 ３４ ブロワー ３５ 圧力計 ３６ 吸引ポンプ ３７ 流量計 ３８ 濁度計 ３９ 監視ユニット ４０ 中央膜監視センター ４１ 部材センター ４２ 現地の維持管理業者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塗師 雅治 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 上島 達也 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA53 HA91 HA93 JA52A JB07 JB11 KA01 KA12 KA44 KB21 KE04P KE04Q KE06P KE06Q LA10 MA03 PC62 4D028 BC03 BC17 BD17

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向に配置する複数枚の平板状膜カ
   ートリッジをケース内に適当間隙を開けて平行に配列し
   て膜モジュールを形成し、膜モジュールを活性汚泥槽内
   に浸漬し、膜モジュールの下方に散気装置を配置し、各
   膜カートリッジの透過液流路に連通して処理水取出系を
   設けた浸漬型膜分離装置において、 膜カートリッジの膜面に作用する駆動圧力を測定する圧
   力測定手段と、処理水取出系を流れる透過水量を測定す
   る透過水量測定手段と、各測定手段で継続測定した駆動
   圧力と透過水量との測定データを時系列で記憶するメモ
   リー回路およびメモリー回路に記憶した測定データを外
   部へ出力する通信回路を備えた監視手段とを設け、 予め経験則として駆動圧力および透過水量と浸漬型膜分
   離装置の運転状況および活性汚泥の性状との相関データ
   を求め、この相関データを中央膜監視センターのコンピ
   ュータに格納し、各地に配置した浸漬型膜分離装置の監
   視手段を遠隔地に設置する中央膜監視センターのコンピ
   ュータにより通信回線を介して遠隔操作し、監視手段の
   メモリー回路に貯えた測定データを中央膜監視センター
   のコンピュータに収集し、収集した駆動圧力および透過
   水量の変動傾向を指標として相関データに基づいて浸漬
   型膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性状を判断す
   るとともに、この判断結果に基づいて膜カートリッジの
   交換の要否を決定し、判断結果および決定を現地維持管
   理業者に通信回線を通して指示するとともに、交換用の
   膜カートリッジの配送を部材センターに通信回線を通し
   て指示することを特徴とする浸漬型膜分離装置の維持管
   理方法。